激光器工作物质

根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体激光器（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl2）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；随着飞机、汽车工业向复合材料的转变，高功率激光器渗透率的持续提升。⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。

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固体激光器

固体激光器介质是固体的激光器，此种工作物质通过灯丶半导体激光器阵列丶其他激光器光照泵浦得到激发。热透镜效应是大多数固体激光器的一项缺陷。红宝石激光器：世界上台激光器，1960年7月7日，美国青年科学家梅曼宣布世界上台激光器由诞生，这台激光器就是红宝石激光器，工作波长一般为6943，工作状态是单次脉冲式，每脉冲在1ms量级，输出能量为焦耳数量级。Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）：较常用的固体激光器，工作波长一般为1064nm，这一波长为四能级系统，还有其他能级可以输出其他波长的激光。Nd:YVO4（掺钕钒酸钇）：低功率应用较广泛的固体激光器，工作波长一般为1064nm，可以通过KTP,LBO非线性晶体倍频後产生532nm绿光的激光器。Yb:YAG（掺镱钇铝石榴石）：适用於高功率输出，这种材料的激光器在激光工业加工领域有很强优势。国内三大激光器生产商的供应商中，除了有凯普林、长光华芯等少数国产企业外，其他基本都是境外公司或其代理商。钛蓝宝石激光器：具有较宽的波长调节范围（670nm～1200nm）

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激光器的介绍

激光器作为产业链中游环节，主要上游原材料为光学材料、光学器件等。光学材料中芯片、有源光纤等在原材料成本构成中占比较高，对激光器的生产成本有较大影响。中游为各种激光器及配套设备。下游激光加工设备的应用市场十分广泛，目前已渗透到消费电子、材料、半导体加工、汽车、船舶、通讯、***美容、军事等众多领域。输出波长（颜色）：可分为紫外激光器、红外激光器、可见光激光器等。

上游环节的芯片、光纤、高功率光纤光栅、热沉等光学器件是生产激光器产品的重要原材料。国内相关产业起步较晚，质量及稳定性难以满足市场需求，目前仍然主要以进口产品为主（含向国内代理商采购）。国内三大激光器生产商的供应商中，除了有凯普林、长光华芯等少数国产企业外，其他基本都是境外公司或其代理商。长期的专利之战，反而对Gould更为有利，因为他获得专利的时候，激光器已经大规模应用，受专利保护期的限制问题，如果专利一申请就批复下来，因为应用不广泛，反倒赚不到太多钱了。

2019年上半年，创鑫激光脉冲、连续激光器的无源光纤国产化率分别为89.91%、52.54%，杰普特无源光纤国产化率也达到90%。有源光纤作为增益介质，其难度与作用大于无源光纤，国产化率也在同比提高。芯片（泵浦源）方面，国产芯片已达到可正常使用的水平，但在技术上仍与进口芯片存在一定差距，目前国内超前的激光器厂商均主要采购Lumentum和贰陆激光的芯片及组件，芯片环节仍有待突破。按照不同的用途，激光加工可分为激光切割、激光焊接、激光打标和激光雕刻等几种。

随着飞机、汽车工业向复合材料的转变，高功率激光器渗透率的持续提升。

激光器的温度控制

激光器按照冷却方式可以分为水冷式、风冷式、液氮冷却式等等，冷却方式的选择往往是根据激光器的发热量以及工作环境来确定的，水冷式激光器适用于发热量较大、需要长期稳定工作的情形，风冷式散热激光器适合发热量小、对环境要求不太严苛的情形，液氮冷却一般出现在激光晶体需要工作在极低温度的情形，比如液氮冷却的Yb:YAG激光器。激光器的稳定应用于激光器中来提高激光器输出光功率、频率或其它量的稳定性激光器存在各种激光器噪声，在实际应用中很不利，因此需要采用一些技术***噪声并且稳定激光器的参数。